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KR100455444B1 - Method of manufacturing a semiconductor device - Google Patents

Method of manufacturing a semiconductor device

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KR100455444B1
KR100455444B1 KR10-2003-0019144A KR20030019144A KR100455444B1 KR 100455444 B1 KR100455444 B1 KR 100455444B1 KR 20030019144 A KR20030019144 A KR 20030019144A KR 100455444 B1 KR100455444 B1 KR 100455444B1
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KR
South Korea
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film
salicide region
salicide
region
layer
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KR10-2003-0019144A
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Korean (ko)
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성낙균
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매그나칩 반도체 유한회사
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/021Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 비 샐리사이드 영역에 절연막 형성전에 얇은 식각 방지막을 형성하여 절연막 식각 공정시 반도체 기판 상에 절연막이 잔류되는 현상을 방지하고, 절연막 식각시 반도체 기판이 손상되는 현상과, 샐리사이드 영역의 소자 분리막이 감소되는 현상을 방지할 수 있는 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다.The present invention relates to a method of fabricating a semiconductor device, wherein a thin etch stop layer is formed in a non-salicide region before formation of an insulating layer to prevent the phenomenon of the insulating film remaining on the semiconductor substrate during the insulating film etching process, and damage the semiconductor substrate during the etching of the insulating film. And a method of manufacturing a semiconductor device capable of preventing the phenomenon in which the device isolation film in the salicide region is reduced.

Description

반도체 소자 제조 방법{Method of manufacturing a semiconductor device}Method of manufacturing a semiconductor device

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 0.09㎛이하 테크의 로직 소자에 있어서, 안정적인 실리사이드를 형성할 수 있는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to the manufacturing method of a semiconductor element. Specifically, It is related with the manufacturing method of the semiconductor element which can form stable silicide in the logic element of 0.09 micrometer or less tech.

반도체 소자는 급속한 속도로 고집적화가 이루어지고 있다. 이러한 고집적화를 이룩하기 위해서는 종래 소자에서 대단히 많은 부분들의 축소화가 이루어져야 한다. 또한, 불순물 이온을 반도체 기판상에 주입하여 소오스(Source), 드레인(Drain) 영역을 형성시키는 접합 형성공정에서 확산 접합층 깊이를 낮추기위한 공정은 매우 중요하다. 아울러, 이온주입 공정중, 게이트 전극으로 사용되는 폴리실리콘에 불순물 이온을 주입하여 폴리실리콘의 비저항을 낮추고 있다.Semiconductor devices are rapidly becoming highly integrated. In order to achieve such high integration, a large number of parts of a conventional device must be reduced. In addition, a process for lowering the diffusion junction layer depth is very important in a junction formation process in which impurity ions are implanted on a semiconductor substrate to form a source and a drain region. In addition, impurity ions are injected into the polysilicon used as the gate electrode during the ion implantation process to lower the specific resistance of the polysilicon.

이와 같은 활성 영역에서의 전도성의 향상은 금속층과의 오믹 접촉을 위하여 소자의 집적도 증가에 따라 필수적으로 수반되어야 한다.Such improvement in conductivity in the active region must be accompanied by an increase in the degree of integration of the device for ohmic contact with the metal layer.

그러나, 불순물 이온주입만으로는 비저항값의 감소에 그 한계가 있으므로, 소오스와 드레인 영역 및 폴리실리콘 게이트의 위에 Ta, Mo, W, Ti, Co등과 같은 고융점 금속을 증착하여 금속과 실리콘의 화합물인 실리사이드(silicide)를 형성해 주는 방법이 제시되었다.However, since the impurity ion implantation alone has a limitation in reducing the resistivity value, silicide, which is a compound of metal and silicon, is deposited by depositing high melting point metals such as Ta, Mo, W, Ti, and Co on the source and drain regions and the polysilicon gate. A method of forming silicide has been proposed.

실리사이드를 소오스, 게이트 및 드레인 영역에 형성할 때, 소오스, 게이트 및 드레인 영역을 포함한 전면에 금속막을 증착한 다음, 소정 온도로 열처리하여 실리사이드를 형성하고, 상기 소오스, 게이트 및 드레인 영역 이외의 산화막상에서 반응하지 않고 남은 금속막을 선택적으로 식각하여 소오스, 게이트 및 드레인 영역에만 실리사이드가 남을 수 있도록 하는 자기 정렬 실리사이드(self-aligned silicide: salicide) 형성 방법이 마스크 작업을 줄일 수 있다는 장점으로 인하여 널리 사용되고 있다.When the silicide is formed in the source, gate and drain regions, a metal film is deposited on the entire surface including the source, gate and drain regions, and then heat-treated to a predetermined temperature to form silicide, and on the oxide films other than the source, gate and drain regions. A method of forming a self-aligned silicide (salicide), in which silicide remains only in the source, gate, and drain regions by selectively etching the remaining metal film without reaction, is widely used due to the advantage of reducing mask work.

자기 정렬 실리사이드공정이 소자의 제조에 적용되면서 전체 기판영역에 적용되지 않고, 특정 영역은 일정 부분만 패터닝 하여 실리사이드가 형성되게 된다.As the self-aligned silicide process is applied to fabrication of the device, it is not applied to the entire substrate region, and only a portion of the specific region is patterned so that silicide is formed.

도 1a 및 도 1b는 종래의 실리사이드 공정의 문제점을 설명하기 위한 단면도들이다.1A and 1B are cross-sectional views illustrating a problem of a conventional silicide process.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 반도체 기판(10)은 자기 정렬 실리사이드 공정에 의해 실리사이드막(50)이 형성될 샐리사이드 영역(B)과 자기 정렬 실리사이드 공정을 적용할 수 없는 비 샐리사이드 영역(A)이 정의된다. 상기 영역들은 소자 분리막(11)을 통해 구분지울 수 있다. 샐리사이드 영역(B)에는 게이트전극(20)과 소스/드레인(30)을 포함하는 트랜지스터를 형성하고, 비 샐리사이드 영역(A)에는 절연막(40)을 패터닝 하여 실리사이드막(50)이 형성될 영역을 정의한다. 자기 정렬 실리사이드 공정을 적용하여 노출된 영역에 실리사이드막(50a)을 형성한다.1A and 1B, the semiconductor substrate 10 includes a salicide region B in which the silicide layer 50 is to be formed by the self-aligned silicide process and a non-salicide region in which the self-aligned silicide process is not applicable. A) is defined. The regions may be separated through the device isolation layer 11. In the salicide region B, a transistor including a gate electrode 20 and a source / drain 30 is formed, and in the non-salicide region A, an insulating film 40 is patterned to form a silicide layer 50. Define the area. The self-aligned silicide process is applied to form the silicide layer 50a in the exposed region.

이때, 샐리사이드 영역(B)은 자기 정렬 실리사이드 공정을 적용하여 마스크나 패터닝 공정을 실시하지 않고 게이트 전극(20) 상부, 소스/드레인(30) 상부에 실리사이드막(50a)을 형성하게 된다. 반면에, 비 샐리사이드 영역(A)은 패터닝 공정을 통해 절연막(40a)의 일부를 식각하게 된다. 즉, 비 샐리사이드 영역(A)은 식각공정을 통해 실리콘 기판이 손상되는 현상을 방지하기 위해 건식 식각후 습식식각을 실시하여 절연막(40a)의 일부를 제거하게 된다. 상술한 식각공정상의 특징으로 인해, 개방된 반도체 기판(10)의 가장자리 부근의 절연막(40a)이 완전히 제거되지 않고 잔류되게 된다(도 1a에서의 비 샐리사이드 영역의 확대 부분 참조; 40b).In this case, the salicide region B is formed using the self-aligned silicide process to form the silicide layer 50a on the gate electrode 20 and on the source / drain 30 without performing a mask or patterning process. On the other hand, the non-salicide region A is etched a part of the insulating film 40a through a patterning process. That is, the non-salicide region A may be wet etched after dry etching to prevent the silicon substrate from being damaged through the etching process, thereby removing a part of the insulating layer 40a. Due to the above-described etching characteristics, the insulating film 40a near the edge of the open semiconductor substrate 10 is not completely removed but remains (see enlarged portion of the non-salicide region in FIG. 1A; 40b).

상기와 같은 상태에서 코발트 증착시 개방된 반도체 기판(10)의 가장자리는 코발트가 기판위에 직접 위치하지 않게 된다. 열처리 공정에 의하여 실리사이드 상전이가 발생할 때, 절연막(40b) 상에 있는 코발트 이온이 절연막(40b)을 통과하여 절연막(40b) 밑에 있는 실리콘과 반응하게 되어 실리사이드막(50b)을 형성하게 되거나, 절연막(40b)으로 인해 실리사이드(50c)막이 형성되지 않게 된다. 따라서, 형성된 실리사이드막(50b 및 50c)은 얇고 실리콘기판과 실리사이드막 계면이 거칠고 불안정하게 형성되고, 코발트 이온은 코발트가 반응하는 곳으로 이동하여 CoSi2두께가 두껍게 되어 정션 누설의 열화를 발생시키거나, 일부영역에는 실리사이드막이 형성되지 않게 되는 문제가 발생한다.In the above state, the edge of the semiconductor substrate 10 opened during cobalt deposition does not have cobalt directly positioned on the substrate. When the silicide phase transition occurs by the heat treatment process, cobalt ions on the insulating film 40b pass through the insulating film 40b to react with the silicon under the insulating film 40b to form the silicide film 50b or the insulating film ( 40b) prevents the silicide 50c film from forming. Therefore, the formed silicide films 50b and 50c are thin and the silicon substrate and silicide film interface are formed roughly and unstable, and the cobalt ions move to the place where cobalt reacts and the CoSi 2 thickness becomes thick, resulting in deterioration of junction leakage or A problem arises in that the silicide film is not formed in some regions.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 비 샐리사이드 영역에 절연막 형성전에 얇은 식각방지막을 형성하여 식각 공정시 반도체 기판 상에 절연막이 잔류되는 현상을 방지할 수 있는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device that can prevent the phenomenon of the insulating film remaining on the semiconductor substrate during the etching process by forming a thin etching prevention film before forming the insulating film in the non-salicide region to solve the above problems. Its purpose is to.

도 1a 및 도 1b는 종래의 실리사이드 공정의 문제점을 설명하기 위한 단면도들이다.1A and 1B are cross-sectional views illustrating a problem of a conventional silicide process.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도 들이다.2A to 2G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10, 110 : 반도체 기판 11, 111 : 소자 분리막10, 110: semiconductor substrate 11, 111: device isolation film

20, 120 : 게이트 전극 30, 130 : 접합부20, 120: gate electrode 30, 130: junction

40, 140 : 절연막 50, 150 : 실리사이드막40, 140 insulating film 50, 150 silicide film

112 : 게이트 산화막 114 : 폴리 실리콘막112 gate oxide film 114 silicon film

116 : 산화막 118 : 질화막116: oxide film 118: nitride film

132, 142 : 감광막 패턴 144 : 금속막132 and 142: photosensitive film pattern 144: metal film

146 : 캡핑막 200 : 식각방지막146: capping film 200: etching prevention film

본 발명에 따른 샐리사이드 영역 및 비 샐리사이드 영역이 정의된 반도체 기판이 제공되는 단계와, 상기 샐리사이드 영역 및 상기 비 샐리사이드 영역에 게이트 전극 및 접합부를 포함하는 트렌지스터를 형성하는 단계와, 전체 구조상에 식각방지막 및 절연막을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 샐리사이드 영역의 상기 절연막 및 상기 식각방지막을 제거하여 상기 샐리사이드 영역의 상기 게이트 전극 및 상기 접합부를 노출시키고, 상기 비 샐리사이드 영역의 상기 절연막 및 상기 식각방지막을 패터닝하여 상기 비 샐리사이드 영역의 상기 반도체 기판의 일부를 노출하는 단계 및 상기 샐리사이드 영역의 노출된 상기 게이트 전극 및 상기 접합부와, 상기 비 샐리사이드 영역의 노출된 상기 반도체 기판에 실리사이드 막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다.Providing a semiconductor substrate in which salicide regions and non-salicide regions are defined, forming a transistor including a gate electrode and a junction in the salicide region and the non-salicide region, and overall structure Sequentially forming an etch stop layer and an insulating layer on the substrate; and removing the insulating layer and the etch stop layer of the salicide region to expose the gate electrode and the junction of the salicide region, and the insulating layer of the non-salicide region. Patterning the etch stop layer to expose a portion of the semiconductor substrate of the non-salicide region; and exposing the gate electrode and the junction of the salicide region and the exposed semiconductor substrate of the non-salicide region. Forming a silicide film It provides a method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. Like numbers refer to like elements in the figures.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도 들이다.2A to 2G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

도 2a를 참조하면, 비 샐리사이드 영역(A)과 샐리사이드 영역(B)이 정의된 반도체 기판(110)에 소자간의 분리를 위한 소자 분리막(111)을 형성한다. 샐리사이드 영역(B)은 마스크 없이 자기 정렬 실리사이드 공정(샐리사이드 공정)에 의해 실리사이드막이 형성되는 영역을 지칭하고, 비 샐리사이드 영역(A)은 마스크 공정을통해 국부적으로 특정영역에만 실리사이드막이 형성되는 영역을 지칭한다. 또는, 샐리사이드 영역(B)은 로직 소자 셀이 형성되는 영역을 의미하고, 비 샐리사이드 영역(A)은 로직 소자의 입출력 회로가 형성되는 영역을 의미한다.Referring to FIG. 2A, an isolation layer 111 is formed on the semiconductor substrate 110 in which the non-salicide region A and the salicide region B are defined. The salicide region B refers to a region where a silicide film is formed by a self-aligned silicide process (sally side process) without a mask, and the non-salicide region A is a silicide layer formed locally only on a specific region through a mask process. Refers to an area. Alternatively, the salicide region B refers to a region where a logic element cell is formed, and the non-salicide region A refers to a region where an input / output circuit of the logic element is formed.

샐리사이드 영역(B)에 게이트 전극(120)을 형성한다. 전체 구조상에 저농도 이온주입을 실시한 다음, 상기 게이트 전극(120) 측벽에 스페이서를 형성한다. 또한, 비 샐리사이드 영역(b)에도 동일한 공정을 적용하여 게이트 전극과 접합부를 형성한다. 본 실시예에서는 절단면의 특성과 설명의 편의를 위해 단지 도시 하지 않았을 뿐이다.The gate electrode 120 is formed in the salicide region B. After the low concentration ion implantation is performed on the entire structure, spacers are formed on the sidewalls of the gate electrode 120. The same process is also applied to the non-salicide region b to form a junction with the gate electrode. In the present embodiment, only illustrated for convenience of description and characteristics of the cut surface.

구체적으로, 비 샐리사이드 영역(A) 및 샐리사이드 영역(B)을 포함하는 전체 구조상에 셀로우 트렌치 아이솔레이션(Shallow Trench Isolation: STI) 공정을 실시하여 STI 구조 트렌치(미도시)를 형성한 다음 이를 HDP 산화막을 이용하여 매립함으로써 소자간의 분리를 위한 소자 분리막(111)을 형성한다. 소자 분리막(111) 형성 전, 또는 소자 분리막(111) 형성 후에 웰(미도시) 형성을 위한 이온주입을 실시할 수 있다.Specifically, an STI structure trench (not shown) is formed by performing a shallow trench isolation (STI) process on the entire structure including the non-salicide region (A) and the salicide region (B). The device isolation film 111 for separation between devices is formed by buried using the HDP oxide film. Ion implantation may be performed before the device isolation layer 111 is formed or after the device isolation layer 111 is formed.

전체 구조상에 게이트 산화막(112) 및 폴리 실리콘막(114)을 순차적으로 증착한 다음, 게이트 마스크를 이용한 패터닝 공정을 실시하여 게이트 전극을 형성한다. 폴리 실리콘막(114)에 전도성을 부여하기 위해 불순물 이온을 주입할 수도 있다.After the gate oxide film 112 and the polysilicon film 114 are sequentially deposited on the entire structure, a gate electrode is formed by performing a patterning process using a gate mask. Impurity ions may be implanted to impart conductivity to the polysilicon layer 114.

저농도 이온 주입 공정을 실시하여 게이트 전극 양 가장자리의 반도체 기판(110)에 접합부(130)를 형성하기 위한 저농도 이온주입층(미도시)을 형성한다.전체 구조상에 산화막(116) 및 질화막(118) 중 적어도 어느 하나의 막을 증착한 다음 전면 식각공정을 실시하여 게이트 전극 양측에 스페이서를 형성한다.A low concentration ion implantation process is performed to form a low concentration ion implantation layer (not shown) for forming the junction portion 130 on the semiconductor substrate 110 at both edges of the gate electrode. An oxide film 116 and a nitride film 118 over the entire structure. At least one of the films is deposited and then the entire surface etching process is performed to form spacers on both sides of the gate electrode.

도 2b를 참조하면, 고농도 이온주입을 실시하여 게이트 전극(120) 측벽에 LDD 구조의 접합부를 형성한다. 구체적으로, 고농도 이온 주입 공정을 실시하여 게이트 전극(120) 양 가장 자리의 반도체 기판(110)에 고농도 이온주입층(미도시)을 형성함으로써, 접합부(소스/드레인; 130)를 형성한다. 상기의 저농도 및 고농도 이온주입시 하부의 요소를 보호하기 위한 이온주입 마스크막을 형성할 수도 있다.Referring to FIG. 2B, a high concentration of ion implantation is performed to form a junction portion of the LDD structure on the sidewall of the gate electrode 120. Specifically, a high concentration ion implantation process is performed to form a high concentration ion implantation layer (not shown) on the semiconductor substrate 110 at both edges of the gate electrode 120, thereby forming a junction (source / drain) 130. An ion implantation mask film may be formed to protect the lower element during the low concentration and high concentration ion implantation.

고농도 이온주입은 P+ 또는 N+ 이온주입을 실시하게 되고 이를 위해 두번의 패터닝 공정을 실시한다. 즉, 반도체 기판(110)상에 감광막을 도포한 다음, 이온주입 마스크를 이용한 사진 식각공정을 실시하여 P+ 이온이 주입될 영역을 개방하고, N+ 이온이 주입될 영역을 차폐하는 제 1 감광막 패턴(132)을 형성한다. 제 1 감광막 패턴(132)을 이온주입 마스크로 하는 이온주입 공정을 실시하여 P+ 이온주입을 실시한다. 제 1 감광막 패턴(132)을 제거한 다음 N+ 이온주입을 위한 감광막 패턴(미도시)을 형성하여 N+ 이온을 주입하여 서로 다른 타입의 정션영역을 형성한다.High concentration ion implantation is performed by P + or N + ion implantation and two patterning processes are performed. That is, after the photoresist is coated on the semiconductor substrate 110, a photolithography process using an ion implantation mask is performed to open a region to be implanted with P + ions and to shield a region to be implanted with N + ions. 132). P + ion implantation is performed by performing an ion implantation process using the first photosensitive film pattern 132 as an ion implantation mask. After removing the first photoresist layer pattern 132, a photoresist layer pattern (not shown) for N + ion implantation is formed to implant N + ions to form different types of junction regions.

상기의 이온주입 공정은 다양한 형태의 도즈(P 타입이온, N타입 이온)를 이용하여 실시할 수 있고, 이온주입 공정 방법 또한 다양하게 수행할 수 있음은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 자명하게 알 수 있는 사항임을 밝혀둔다.The ion implantation process may be performed using various types of doses (P type ions, N type ions), and the ion implantation process may be performed in various ways. Make sure that you know it.

본 실시에에서는 비 샐이사이드 영역(A)과 샐리사이드 영역(B)에 동일한 공정을 적용하여 게이트 전극과 접합부를 포함하는 로직 소자(트렌지스터)를 형성한다. 이에 한정되지 않고, 각기 서로 다른 공정을 적용하여 각각의 영역에 트렌지스터를 형성할 수도 있다.In this embodiment, the same process is applied to the non-salicide region A and the salicide region B to form a logic element (transistor) including a gate electrode and a junction. The present invention is not limited thereto, and transistors may be formed in respective regions by applying different processes.

도 2c 내지 도 2e를 참조하면, 전체 구조상에 식각방지막(200)과 절연막(140)을 순차적으로 형성한다. 패터닝 공정을 실시하여 샐리사이드 영역(B)의 절연막(140)과 식각방지막(200)을 제거하고, 비 샐리사이드 영역(A)의 절연막(140)과 식각방지막(200)을 패터닝 한다.2C to 2E, the etch stop layer 200 and the insulating layer 140 are sequentially formed on the entire structure. The patterning process is performed to remove the insulating layer 140 and the etch stop layer 200 of the salicide region B, and to pattern the insulating layer 140 and the etch stop layer 200 of the non-salicide region A.

구체적으로, 식각방지막(200)으로는 50Å 이하 두께의 질화막을 형성한다. 좀더 바람직하게는 10 내지 45Å 두께의 질화막(Si3N4)을 형성한다. 절연막(140)으로는 반도체 소자의 제조에서 사용되는 다양한 산화막 계열의 물질막을 이용하여 형성한다. 절연막(140)은 비 샐리사이드 영역(A)에 후속 공정을 통해 실리사이드 막이 형성될 경우, 형성되지 않아야 할 영역을 보호하는 역할을 하게 되는 물질막을 지칭한다. 식각방지막(200)은 절연막(140) 패터닝시 비 샐리사이드 영역(B)의 반도체 기판에 절연막(140)의 잔류나, 기판의 손상을 방지하기 위해, 절연막(140)과의 높은 식각선택비 차가 있는 물질막으로 형성하여 한다. 식각방지막(200)으로 질화막을 사용할 경우, SiH4와 4NH3혼합가스로 700 내지 900℃의 온도에서 증착하거나 또는, 3SiCl2H2와 4NH3혼합가스로 700 내지 800℃의 온도에서 증착한다.Specifically, as the etch stop layer 200, a nitride film having a thickness of 50 kPa or less is formed. More preferably, a nitride film (Si 3 N 4 ) having a thickness of 10 to 45 Å is formed. The insulating film 140 is formed using various oxide film materials used in the manufacture of semiconductor devices. The insulating layer 140 refers to a material layer that serves to protect a region that should not be formed when the silicide layer is formed in the non-salicide region A through a subsequent process. The etch stop layer 200 has a high etch selectivity difference between the insulating layer 140 and the insulating layer 140 in order to prevent the remaining of the insulating layer 140 on the semiconductor substrate of the non-saliside region B or the damage of the substrate when the insulating layer 140 is patterned. It is made of a material film. When the nitride film is used as the etch stop layer 200, the SiH 4 and 4NH 3 mixed gas is deposited at a temperature of 700 to 900 ° C, or the 3SiCl 2 H 2 and 4NH 3 mixed gas is deposited at a temperature of 700 to 800 ° C.

절연막(140) 상에 감광막을 도포한 다음, 비 샐리사이드 영역(A)을 패터닝 하기 위한 마스크를 이용한 사진 식각공정을 실시하여 샐리사이드 영역(B)을 개방하고, 비 샐리사이드 영역(A)중 실리사이드막이 형성될 부분을 개방하는 제 2 감광막 패턴(142)을 형성한다.After the photoresist is coated on the insulating layer 140, a photolithography process using a mask for patterning the non-salicide region A is performed to open the salicide region B, and the non-salicide region A A second photosensitive film pattern 142 is formed to open a portion where the silicide film is to be formed.

제 2 감광막 패턴(142)을 식각마스크로 하는 식각공정을 실시하여 절연막(140)을 식각한다. 식각공정으로는 식각방지막(200)이 배리어막 및 정지막 역할을 할 수 있는 식각조건과 방법을 이용하여 실시하고, 제 2 감광막 패턴(142)에 의해 노출된 절연막(140)을 완전히 제거할 수 있는 반도체 소자에서 사용되는 식각공정이 적용될 수 있다. 좀더 바람직하게는, 드라이 에취(Dry Etch)로 절연막(140)을 식각한 다음, 씽글 웨이퍼 타입(Single Wafer Type)의 습식각 방식으로 드라이 에취에서 제거되지 않은 절연막(140)을 완전히 제거한다(도 2d의 확대 영역 참조). 씽글 웨이퍼 타입의 식각은 스핀방식을 이용하여 웨이퍼 한장이 스테이지에 놓이게 되면 스테이지가 회전을 하게 되고 이때, BOE 용액이 웨이퍼에 놓이게 되어 습식각을 실시하에 괸다. 또한 습식각이 끝나게되면 DIW로 웨이퍼에 있는 케미칼 용액을 제거하게 되며, 이후 스핀방식으로 웨이퍼를 건조시킨 다음 웨이퍼의 습식각을 완료한다. 이로써, 드라이 에취시 반도체 기판의 손상이 없게 되고, 절연막(140)의 잔류가 없어지고, 절연막(140) 식각시 샐리사이드 영역의 필드 산화막(소자 분리막; 111)이 감소되는 현상을 방지 할 수 있다.The insulating layer 140 is etched by performing an etching process using the second photoresist layer pattern 142 as an etching mask. The etching process may be performed using etching conditions and methods in which the etch stop layer 200 may serve as a barrier layer and a stop layer, and completely remove the insulating layer 140 exposed by the second photoresist layer pattern 142. The etching process used in the semiconductor device can be applied. More preferably, the insulating film 140 is etched by dry etch, and then the insulating film 140 which is not removed from the dry etch is completely removed by a single wafer type wet etching method (FIG. See magnified area in 2d). In the single wafer type etching process, when a single wafer is placed on the stage, the stage is rotated, and the BOE solution is placed on the wafer to perform wet etching. In addition, when the wet etching is finished, the chemical solution on the wafer is removed by DIW. After that, the wafer is dried by the spin method and the wet etching of the wafer is completed. As a result, the semiconductor substrate may not be damaged during dry etching, and the residual insulating film 140 may be removed, and the phenomenon in which the field oxide film (device isolation layer) 111 in the salicide region is reduced during etching of the insulating film 140 may be prevented. .

상술한 바와 같은 방법으로 절연막(140)을 패터닝 한 다음, 식각마스크로 사용하였던 제 2 감광막 패턴(142)을 제거한다. 이에 한정되지 않고, 제 2 감광막 패턴(142)은 후속 공정의 식각방지막(200) 식각후에 제거할 수도 있다.After the insulating layer 140 is patterned by the method described above, the second photoresist layer pattern 142 used as an etching mask is removed. The second photoresist layer pattern 142 may be removed after etching the etch stop layer 200 in a subsequent process.

패터닝된 절연막(140)을 식각마스크로 하는 식각공정을 실시하여 노출된 식각방지막(200)을 제거한다. 이로써, 샐리사이드 영역(B)의 절연막(140)과 식각방지막(200)이 완전히 제거되고, 비 샐리사이드 영역(A)에는 절연막(140)과식각방지막(200)이 패터닝된다(도 2e의 확대 영역 참조). 식각공정은 식각방지막(200) 하부의 반도체 기판(110)을 포함하는 반도체 요소에 손상을 입히지 않는 조건에서 실시할 수 있다. 즉, 식각방지막(200)으로 질화막을 사용할 경우 인산을 이용한 습식식각을 실시하되, 인산 수용액의 농도와 습식식각의 시간과 같은 다양한 요소의 조정을 통해서 충분히 제거할 수 있음은 본 발명의 분야에 통상의 지식을 가진자라면 충분히 알 수 있는 사항이다. 즉, 50Å 두께의 질화막을 제거하기 위한 식각공정 조건은 매우 다양하다. 이로써, 비 샐리사이드 영역(A)에 종래에 발생하였던 절연막(200)의 잔류 현상과 기판이 손상되는 현상을 방지할 수 있다. 예를 들면, 인산수용액을 이용하여 100 내지 150℃의 온도에서 습식각을 실시하여 질화막을 제거한다.The exposed etch stop layer 200 is removed by performing an etching process using the patterned insulating layer 140 as an etch mask. As a result, the insulating layer 140 and the etch stop layer 200 in the salicide region B are completely removed, and the insulating layer 140 and the etch stop layer 200 are patterned in the non-salicide region A (enlarged in FIG. 2E). Area). The etching process may be performed under conditions that do not damage the semiconductor element including the semiconductor substrate 110 under the etch stop layer 200. That is, when the nitride film is used as the etch barrier 200, wet etching using phosphoric acid may be performed, but it may be sufficiently removed by adjusting various factors such as the concentration of the phosphoric acid aqueous solution and the time of wet etching. If you have knowledge of this is enough to know. That is, the etching process conditions for removing the nitride film having a thickness of 50 kHz is very diverse. As a result, it is possible to prevent residual phenomenon of the insulating film 200 and damage of the substrate, which have conventionally occurred in the non-salicide region A. FIG. For example, the nitride film is removed by performing wet etching at a temperature of 100 to 150 ° C. using an aqueous phosphate solution.

도 2f 및 도 2g를 참조하면, 전체 구조상에 그 단차를 따라, 금속막(144)과 캡핑막(146)은 순차적으로 형성한다. 열처리 공정과 식각공정을 통해 비 샐리사이드 영역(A)의 노출된 반도체 기판(110)상에 실리사이드막(150)을 형성하고, 샐리사이드 영역(B)의 접합부(130)와 게이트 전극(120) 상에 실리사이드막(150)을 형성한다. 이때, 비 샐리사이드 영역(A)의 노출된 반도체 기판은 게이트 전극, 접합부 및 다양한 형태의 반도체 요소를 포함하는 웨이퍼 중 어느 하나일 수 있다.2F and 2G, the metal film 144 and the capping film 146 are sequentially formed along the step on the overall structure. The silicide layer 150 is formed on the exposed semiconductor substrate 110 of the non-salicide region A through an annealing process and an etching process, and the junction 130 and the gate electrode 120 of the salicide region B are formed. The silicide film 150 is formed on the film. In this case, the exposed semiconductor substrate of the non-salicide region A may be any one of a wafer including a gate electrode, a junction, and various types of semiconductor elements.

구체적으로, 식각방지막(200)과 절연막(140)이 패터닝되어 실리사이드막(150)이 형성될 부분의 반도체 기판(110)이 노출된 비 샐리사이드 영역(A)과, 게이트 전극(120)과 접합부가 형성된 샐리사이드 영역(A) 상에 그 단차를 따라, 금속막(144)과 캡핑막(146)을 순차적으로 형성한다. 이때, 금속막(144)으로는 코발트(Co)를 이용하고, 캡핑막(146)으로는 Ti 또는 TiN을 이용하여 형성한다. 금속막(144)과 캡핑막(146)의 들뜸 현상이 나타나지 않는다(도 2f의 확대 영역 참조).In detail, the non-salicide region A in which the etch stop layer 200 and the insulating layer 140 are patterned to expose the semiconductor substrate 110 where the silicide layer 150 is to be formed, the gate electrode 120 and the junction portion are exposed. The metal film 144 and the capping film 146 are sequentially formed on the salicide region A on which the step is formed. At this time, cobalt (Co) is used as the metal film 144 and Ti or TiN is used as the capping film 146. The lifting phenomenon of the metal film 144 and the capping film 146 does not appear (see the enlarged area of FIG. 2F).

1차 열처리 공정을 실시하여 비 샐리사이드 영역(A) 및 샐리사이드 영역(B)의 노출되 부분의 실리콘 성분과 금속막(144)의 금속 성분을 반응시켜 실리사이드막(150)을 형성한다. 실리사이드막(150)을 형성하기 위한 1차 열처리 공정은 RTP 장비에서 실시하며, 질소 분위기에서 500 내지 550℃온도를 유지하면서 30 내지 60초 동안 실시하여 CoSi상이 형성된다. 이때, 반도체 기판(110)을 RTP 장비로 장착한 후 RTP 장비의 내부 온도를 500 내지 550℃온도로 상승시키는 과정에서, 온도 상승률은 30 내지 80℃/sec로 설정하여 공정 조건을 최적화한다.The silicide layer 150 is formed by reacting the silicon component of the exposed portions of the non-salicide region A and the salicide region B with the metal component of the metal layer 144 by performing a first heat treatment process. The primary heat treatment process for forming the silicide film 150 is performed in RTP equipment, and CoSi phase is formed by performing for 30 to 60 seconds while maintaining the temperature of 500 to 550 ℃ in a nitrogen atmosphere. At this time, in the process of raising the internal temperature of the RTP equipment to 500 to 550 ℃ temperature after mounting the semiconductor substrate 110 as the RTP equipment, the temperature rise rate is set to 30 to 80 ℃ / sec to optimize the process conditions.

실리사이드막(150)은 그레인 사이즈가 작은 실리사이드 물질로 이루어지기 때문에 면저항의 증가를 최소화할 수 있으며, 후속 열처리 공정에서 실리사이드막(150)이 끊어지거나 막질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.Since the silicide layer 150 is made of a silicide material having a small grain size, an increase in sheet resistance may be minimized, and the silicide layer 150 may be prevented from being broken or deteriorated in a subsequent heat treatment process.

캡핑막(146)을 제거한 다음 하부의 실리콘 성분과 반응하지 않고 잔류하는 금속막(144)을 제거한다. 즉, 캡핑막(146)과 미반응 금속막(144)은 NH4OH:H2O2:H2O가 약 0.2:1:10으로 혼합된 SC-1 용액을 이용하여 45 내지 55℃의 온도에서 10 내지 15분 동안 1차 세정 공정을 실시한 후 HCl:H2O2:H2O가 약 1:1:5으로 혼합된 SC-2 용액을 이용하여 45 내지 55℃의 온도에서 5 내지 10분 동안 세정 공정을 실시하여 제거한다.After the capping layer 146 is removed, the remaining metal layer 144 is removed without reacting with the lower silicon component. That is, the capping film 146 and the unreacted metal film 144 may be prepared by using a SC-1 solution containing NH 4 OH: H 2 O 2 : H 2 O at about 0.2: 1: 10. After the first cleaning process for 10 to 15 minutes at a temperature of 5 to 5 at a temperature of 45 to 55 ℃ using an SC-2 solution in which HCl: H 2 O 2 : H 2 O is mixed at about 1: 1: 5 The cleaning process is carried out for 10 minutes to remove.

이 후, 2차 열처리 공정을 통해 실리사이드막(150)의 막질을 향상시킨다. 실리사이드막(150)의 막질을 향상시키기 위한 2차 열처리 공정은 1차 열처리 공정과 마찬가지로 RTP 장비에서 실시하며, 질소 분위기에서 750 내지 800℃온도를 유지하면서 20 내지 40초 동안 실시한다. 온도 상승률도 1차 열처리 공정과 같이 30 내지 80℃/sec로 설정하여 공정 조건을 최적화한다. 이로써, 면저항이 낮고 두께가 균일하면서 후속 열공정에 의해 전기적 특성이나 막질이 저하되는 것을 방지할 수 있는 실리사이드막(150)이 샐리사이드 영역(B)의 접합부(130)와 게이트 전극(120) 상부에 형성되고, 비 샐리사이드 영역(A)의 일부 영역에 형성된다. 금속막(144)을 코발트로 사용할 경우 코발트 실리사이드 막이 형성된다.Thereafter, the film quality of the silicide layer 150 is improved through the secondary heat treatment process. The secondary heat treatment process for improving the film quality of the silicide film 150 is carried out in the RTP equipment similar to the primary heat treatment process, it is carried out for 20 to 40 seconds while maintaining a temperature of 750 to 800 ℃ in a nitrogen atmosphere. Temperature increase rate is also set to 30 to 80 ℃ / sec like the primary heat treatment process to optimize the process conditions. As a result, the silicide layer 150 having the low sheet resistance and uniform thickness and preventing the electrical characteristics or film quality from being degraded by the subsequent thermal process is formed on the junction 130 of the salicide region B and the gate electrode 120. It is formed in a part of the non-salicide region (A). When the metal film 144 is used as cobalt, a cobalt silicide film is formed.

비트라인 콘택(미도시)을 형성하기 위한 층간 절연막(미도시)을 형성한 다음, 비트라인 콘택을 형성한다. 이후 통상의 반도체 제조 공정을 적용하여 다양한 형태의 반도체 요소(미도시)들을 형성한다.An interlayer insulating film (not shown) for forming bit line contacts (not shown) is formed, and then bit line contacts are formed. After that, a conventional semiconductor manufacturing process is applied to form various types of semiconductor elements (not shown).

상술한 바와 같이, 본 발명은 비 샐리사이드 영역에 절연막 형성전에 얇은 식각 방지막을 형성하여 절연막 식각 공정시 반도체 기판 상에 절연막이 잔류되는 현상을 방지할 수 있다.As described above, the present invention can prevent the phenomenon of the insulating film remaining on the semiconductor substrate during the insulating film etching process by forming a thin etching prevention film in the non-salicide region before forming the insulating film.

또한, 절연막 식각시 반도체 기판이 손상되는 현상을 방지할 수 있다.In addition, the semiconductor substrate may be prevented from being damaged when the insulating layer is etched.

또한, 절연막 식각시 샐리사이드 영역의 소자 분리막이 감소되는 현상을 방지할 수 있다.In addition, it is possible to prevent a phenomenon in which the isolation layer of the salicide region is reduced during the etching of the insulating layer.

Claims (4)

(a) 샐리사이드 영역 및 비 샐리사이드 영역이 정의된 반도체 기판이 제공되는 단계;(a) providing a semiconductor substrate having defined salicide regions and non-salicide regions; (b) 상기 샐리사이드 영역 및 상기 비 샐리사이드 영역에 게이트 전극 및 접합부를 포함하는 트렌지스터를 형성하는 단계;(b) forming a transistor including a gate electrode and a junction in the salicide region and the non-salicide region; (c) 전체 구조상에 식각방지막 및 절연막을 순차적으로 형성하는 단계;(c) sequentially forming an etch stop layer and an insulating layer on the entire structure; (d) 상기 샐리사이드 영역의 상기 절연막 및 상기 식각방지막을 제거하여 상기 샐리사이드 영역의 상기 게이트 전극 및 상기 접합부를 노출시키고, 상기 비 샐리사이드 영역의 상기 절연막 및 상기 식각방지막을 패터닝하여 상기 비 샐리사이드 영역의 상기 반도체 기판의 일부를 노출하는 단계; 및(d) removing the insulating layer and the etch stop layer of the salicide region to expose the gate electrode and the junction of the salicide region, and patterning the insulating layer and the etch stop layer of the non-salicide region to form the non-sally Exposing a portion of the semiconductor substrate in a side region; And (e) 상기 샐리사이드 영역의 노출된 상기 게이트 전극 및 상기 접합부와, 상기 비 샐리사이드 영역의 노출된 상기 반도체 기판에 실리사이드 막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.(e) forming a silicide film on the exposed gate electrode and the junction of the salicide region and the exposed semiconductor substrate of the non-salicide region. 제 1 항에 있어서, 상기 (d) 단계는,The method of claim 1, wherein step (d) 건식 식각을 실시하여 상기 샐리사이드 영역의 상기 절연막을 식각하고, 상기 비 샐리사이드 영역의 상기 절연막의 일부를 식각하는 단계;Performing a dry etching to etch the insulating film of the salicide region and to etch a portion of the insulating film of the non-salicide region; 제 1 습식 식각을 실시하여 상기 건식 식각시 완전히 식각되지 않고 잔류하게 되는 상기 절연막을 완전히 식각하는 단계; 및Performing a first wet etching process to completely etch the insulating layer which is not completely etched during the dry etching; And 제 2 습식 식각을 실시하여 상기 식각방지막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.And removing the etch stop layer by performing a second wet etching process. 제 1 항에 있어서, 상기 (e) 단계는,The method of claim 1, wherein step (e) 전체 구조상에 금속막과 캡핑막을 그 단차를 따라 순차적으로 형성하는 단계;Sequentially forming a metal film and a capping film along the steps on the entire structure; 제 1 열처리 공정을 실시하여 상기 샐리사이드 영역의 상기 게이트 전극 및 상기 접합부에 실리사이드막을 형성하고, 상기 비 샐리사이드 영역의 노출된 상기 반도체 기판에 실리사이드막을 형성하는 단계;Performing a first heat treatment process to form a silicide film on the gate electrode and the junction of the salicide region and to form a silicide film on the exposed semiconductor substrate of the non-salicide region; 식각공정을 실시하여 잔류하는 상기 캡핑믹과 금속막을 제거하는 단계; 및Performing an etching process to remove the remaining capping mix and the metal film; And 제 2 열처리 공정을 실시하여 상기 실리사이드막의 막질을 향상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.And improving the film quality of the silicide film by performing a second heat treatment process. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 절연막은 산화막을 이용하여 형성하고, 상기 식각방지막은 질화막을 이용하여 형성하되, 상기 식각방지막은 10 내지 40Å 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.The insulating film is formed using an oxide film, the etch stop film is formed using a nitride film, the etch stop film is a semiconductor device manufacturing method, characterized in that to form a thickness of 10 to 40Å.
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